(57)【要約】【課題】高面圧下で使用することが可能で、しかも局部せん断ひずみを小さく抑えることができて疲労耐久性に優れた積層ゴム支承を提供する。【解決手段】剛性板２，３とゴム層４，５とを交互に積層してなる積層ゴム支承であって、  中央積層部１ａと外周積層部１ｂとからなり、中央積層部１ａの積層数を外周積層部１ｂの積層数よりも多くし、かつ外周積層部１ｂの各ゴム層５を中央積層部１ａの各ゴム層４よりも柔らかくしたことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
剛性板とゴム層とを交互に積層してなる積層ゴム支承であって、
中央積層部と外周積層部とからなり、中央積層部の積層数を外周積層部の積層数よりも多くし、かつ外周積層部の各ゴム層を中央積層部の各ゴム層よりも柔らかくしたことを特徴とする積層ゴム支承。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、積層ゴム支承に関し、より詳細には橋梁において上部構造と下部構造との間に設置されて上部構造の鉛直荷重を下部構造に伝達するための積層ゴム支承に関する。
【背景技術】
【０００２】
積層ゴムを使用した支承に要求される機能として、上部構造の荷重を下部構造に伝達する鉛直荷重支持機能のみならず、上部構造の回転を可能とする回転機能がある。ゴムは荷重を受けると弾性変形する性質を有するので、後者の回転機能はゴムの弾性を利用したものである。他方、鉛直荷重支持機能に関しては、積層ゴムは、上部荷重が回転をしたとき、これに追従するためにゴムに引張応力が発生しない程度に圧縮ひずみを生じることが必要である。
【０００３】
積層ゴムに圧縮ひずみが生じると、ゴムは変形しても体積変化を生じないという性質を有することから、ゴムは側方へ大きく膨出するという現象が生じる。このゴムの膨出は、ゴムに局部的なせん断ひずみ（圧縮ひずみ＋回転ひずみ）を発生させ、悪影響をもたらす。したがって、積層ゴムは従来構造のまま高面圧化すると、局部せん断ひずみが大きくなり、疲労耐久性が低下する。
【０００４】
ゴム層の単層厚を薄くして積層数を増やせば、積層ゴムの鉛直剛性が大きくなって圧縮ひずみを小さくすることができる。また、ゴム材料としてせん断弾性係数（Ｇ）が大きなもの、すなわち硬いゴムを使用することにより鉛直剛性を高めることができる。しかし、鉛直剛性が大きくなると、上部構造の回転変形に追従するためには、より多くのゴム層厚が必要となる。すなわち、鉛直剛性と大きくすることと、回転機能を満足することとは相反する要求である。また、硬いゴムは伸び性能が低くなるため、柔らかいゴムよりも局部せん断ひずみに対する許容値が小さい。
【０００５】
この出願の出願人による特許文献１には、積層ゴムの中央部においてゴム層の内部に中間剛性板を埋め込むようにした免震装置が開示されている（段落００５０〜段落００５２及び図１１）。このような積層ゴムによれば、全体としての鉛直剛性が増大し、端部のゴム層の層厚は元のままであるため、回転剛性の増大は抑制される（段落００２４）。しかしながら、同文献はゴム材料の硬さを部分的に変えることについては何ら言及がない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２１１８３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この発明は上記のような技術的背景に基づいてなされたものであって、次の目的を達成するものである。
この発明の目的は、高面圧下で使用可能な高い鉛直剛性を発揮しつつ、ゴム層厚を大きくすることなく、回転機能を満足する支承を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は上記課題を達成するために、次のような手段を採用している。
すなわち、この発明は、剛性板とゴム層とを交互に積層してなる積層ゴム支承であって、
中央積層部と外周積層部とからなり、中央積層部の積層数を外周積層部の積層数よりも多くし、かつ外周積層部の各ゴム層を中央積層部の各ゴム層よりも柔らかくしたことを特徴とする積層ゴム支承にある。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、積層ゴム支承は中央積層部において積層数が多く（ゴム層の層厚が薄い）、しかもゴム材料が硬いことから、鉛直剛性が大きくなり、圧縮ひずみを小さくすることができる。逆に回転変形が支配的になる外周積層部においては積層数が少なく（ゴム層の層厚が厚い）、しかもゴム材料が柔らかいことから、回転変形への追従が可能で、また局部せん断ひずみに対する許容値を大きくすることができる。したがって、鉛直剛性を高めつつ疲労耐久性を高めることができるので、高面圧下で使用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施形態を示す鉛直方向断面図である。
【図２】同実施形態のものを縮小して示す平面図である。
【図３】回転による局部せん断ひずみを示す鉛直方向断面図である。
【図４】同実施形態のものをすべり支承に適用した例を示す橋軸直角方向断面図である。
【図５】同すべり支承の橋軸方向断面図である。
【図６】図５のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
この発明の実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。図１は、この発明の実施形態を示す鉛直方向断面図である。積層ゴム支承１は、剛性板である鋼板２，３とゴム層４，５とを積層し、平面形状が矩形あるいは円形をなすように作られる。図２に平面形状を矩形とした場合の実施形態が示されている。
【００１２】
積層ゴム支承１は、より具体的には中央積層部１ａと、これを取り囲む外周積層部１ｂとからなる。鋼板２は、積層ゴム支承１全体の平面的な外形寸法と略等しい、辺長ａ，ｂを有する、従来と同様の矩形のものである。鋼板３は鋼板２の辺長ａ，ｂよりも小さな辺長ａ’，ｂ’を有する矩形のものである。これら大面積の鋼板２と小面積の鋼板３とは、それらの中心が積層ゴム支承１の鉛直方向中心軸線と一致するように交互に配置される。
【００１３】
中央積層部１ａは鋼板２及び鋼板３が重なり合う部分によって規定される。すなわち、中央積層部１ａの平面的な領域は、鋼板３が配置されている領域である。外周積層部１ｂは鋼板２のみが重なり合う部分によって規定される。すなわち、外周積層部１ｂの平面的な領域は、鋼板２が配置されている平面的な領域から鋼板３が配置されている平面的な領域を減じた、矩形環状の領域である。したがって、また、図１からも容易に理解されるように、中央積層部１ａの積層数は、外周積層部１ｂの積層数よりも多くなっている。
【００１４】
中央積層部１ａの積層数が外周積層部１ｂの積層数よりも多いことから、中央積層部１ａのゴム層４は外周積層部１ｂのゴム層５よりも層厚が薄くなる。この発明では、以上の点に加えて、外周積層部１ｂのゴム層５を中央積層部１ａのゴム層４よりも柔らかくしてある。
【００１５】
上記のように、この発明による積層ゴム支承１は、中央積層部１ａの積層数が多く（ゴム層の層厚が薄い）、しかもゴム層４が硬いことから、鉛直剛性が大きくなり、圧縮ひずみを小さくすることができる。逆に外周積層部１ｂは積層数が少なく（ゴム層の層厚が厚い）、しかもゴム層５が柔らかいことから、回転変形への追従が可能で、また局部せん断ひずみ（図３の鎖線で示す円で囲んだ部分）に対する許容値を大きくすることができる。したがって、この発明の積層ゴム支承１によれば、鉛直剛性を高めつつ疲労耐久性を高めることができるので、高面圧下で使用することが可能となる。
【００１６】
ここで、積層数であるが、積層ゴム支承のコンパクト化、低コスト化を図るためには、なるべく少ない積層数とすることが望ましい。図示の実施形態では、中央積層部１ａが４層、外周積層部１ｂが２層という構成が採用されている。
【００１７】
また、中央積層部１ａの領域については、これを規定する鋼板３の辺長（円形の場合は直径）を、外周積層部１ｂを規定する鋼板２の辺長の１／２（ａ'=a/2, b'=b/2 )程度とすることが望ましい。ゴム層４，５の硬さについては、一般的な橋梁の要求性能に対しては、せん断弾性係数Ｇ値で中央積層部１ａのゴム層４が 1.2N/mm2 程度、外周積層部１ｂのゴム層５が 0.8/mm2 程度が適用される。要求性能が通常と異なる場合は、これとは違った数値の組み合わせが適用される。
【００１８】
積層ゴム支承１は、周知の積層ゴムと同様に、鋼板２，３及びゴム層４，５を加硫接着して作られる。ゴム層４，５の材料としては、クロロプレン系の合成ゴムや天然ゴムを用いることができるが、疲労耐久性等の観点から天然ゴムを用いることが望ましい。積層ゴム支承１の外周は、被覆ゴム層６で覆われている。
【００１９】
図４〜図６は、上記積層ゴム支承１を橋梁において滑り支承の本体（ゴム沓）として組み込んだ使用例を示している。上部構造である橋桁１１（鋼桁）のフランジ１２の下面には中央にボス孔１４を有する矩形のソールプレート１３が溶接により固着されている。このソールプレート１３の下面に、矩形の鋼板からなる上沓１５がボルト１７により固定されている。上沓１５は、ボス孔１４に嵌合するせん断キー１６を有している。
【００２０】
上沓１５の下面には滑り部材であるステンレス鋼板１８が設けられている。このステンレス鋼板１８は上沓１５の下面に形成された凹部に、表面が上沓１５と同一面となるように嵌め込まれたうえ、溶接により上沓１５に固着されている。上沓１５の橋軸方向（Ｘ方向）両側部には橋軸方向に延びる段部１９を有する切欠部２０，２０が形成されている。
【００２１】
下部構造である橋脚２２の上面には、矩形の鋼板からなる下沓２１がアンカーボルト２３を介して固定されている。下沓２１の橋軸方向両側部にはサイドブロック２４，２４が固定ボルト２５を介して取外し自在に固定されている。サイドブロック２４は上端に張出部２６を有し、この張出部２６は上沓１５の段部１９に緩く係合している。この係合により、橋桁１１の橋軸直角方向（Ｙ方向）の移動と、橋桁１１の上揚移動とが制限される。
【００２２】
この発明による積層ゴム支承１は、下沓２１の上面に載置される。下沓２１には積層ゴム支承１のずれを抑止し、また位置決めをするための複数のずれ止めプレート２８が、積層ゴム支承１の下端部外周に位置するように設けられている。
【００２３】
積層ゴム支承１の上面には、矩形の鋼板からなる中間プレート３０が載置されている。中間プレート３０の上面には滑り部材であるテフロン（登録商標、以下同じ）板３２が設けられ、テフロン板３２はステンレス板１８に滑動可能に圧接している。テフロン板３２は平面円形に形成され、中間プレート３０の上面に形成された凹部に嵌め込まれ、接着されている。この状態でテフロン板３２の表面は、中間プレート３０の上面から突出する。
【００２４】
中間プレート３０の橋軸方向両側部３１，３１は積層ゴム支承１の上面から張り出している。この両側部３１，３１には切欠部３４，３４が形成されている。そして、これらの切欠部３４、３４にはサイドブロック２４，２４が緩く嵌入し、係合している。
【００２５】
上記のような滑り支承において、上部構造１１に地震等により水平荷重が作用すると、上部構造１１は橋軸方向に移動する。その際、中間プレート３０にもステンレス板１８とテフロン板３２との間の摩擦力を介して水平荷重が作用するが、中間プレート３０はサイドブロック２４に係合して拘束されているので、移動することができない。したがって、橋桁１１の水平移動は、摩擦力に抗してのステンレス板１８とテフロン板３２とのすべりによってのみ実現され、積層ゴム支承１には水平荷重が伝達されることはなく、せん断変形を起こすことはない。すなわち、積層ゴム支承１は水平荷重を伝達する機能を持っていないが、上部構造１１の鉛直荷重を下部構造２２に伝達する機能と、上部構造１１の回転に追従する機能を持っている。
【符号の説明】
【００２６】
１：積層ゴム支承
１ａ：中央積層部
１ｂ：外周積層部
２：剛性板（鋼板）
３：剛性板（鋼板）
４：ゴム層
５：ゴム層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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